«• ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ • Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет А.В. МАЙСТРЕНКО, Н.В. МАЙСТРЕНКО ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В НАУКЕ, ОБРАЗОВАНИИ И ...»

А.В. МАЙСТРЕНКО, Н.В. МАЙСТРЕНКО

• ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ •

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

А.В. МАЙСТРЕНКО, Н.В. МАЙСТРЕНКО

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В НАУКЕ, ОБРАЗОВАНИИ И

ИНЖЕНЕРНОЙ ПРАКТИКЕ

Утверждено Учёным советом университета в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальностям 240902 «Пищевая биотехнология», 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», и магистрантов направления 150400 «Технологические машины и оборудование»

всех форм обучения Тамбов Издательство ТГТУ УДК 004(075) ББК z81я М Рецензенты:

Заведующий кафедрой «Компьютерное и математическое моделирование» Тамбовского государственного университета им.

Г.Р. Державина, доктор технических наук, профессор А.А. Арзамасцев Заведующий кафедрой «Автоматизированное проектирование технологического оборудования»

Тамбовского государственного технического университета, доктор технических наук, профессор В.А. Немтинов Майстренко, А.В.

М149 Информационные технологии в науке, образовании и инженерной практике : учебное пособие / А.В. Майстренко, Н.В.

Майстренко. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. – 96 с.

– 150 экз. – ISBN 978-5-8265-0852-7.

Отражены основные аспекты использования современных компьютерных технологий в науке и образовании, в том числе технологий дистанционного обучения, изложены особенности всех основных информационных технологий, включая интеллектуальные и сетевые технологии, рассмотрены технологии разработки программного обеспечения и раскрыты вопросы безопасности программного обеспечения информационных систем и технологий, дан обзор применения информационных технологий в САПР при моделировании и проектировании технических объектов.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 240902 «Пищевая биотехнология», 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», и магистрантов направления «Технологические машины и оборудование» всех форм обучения, изучающих дисциплину «Компьютерные технологии в науке и образовании», но может быть также полезно и для студентов, бакалавров и магистров других специальностей и направлений, аспирантов и преподавателей, осваивающих современные компьютерные технологии.

УДК 004(075) ББК z81я © ГОУ ВПО «Тамбовский государственный ISBN 978-5-8265-0852- технический университет» (ТГТУ), Учебное издание МАЙСТРЕНКО Александр Владимирович, МАЙСТРЕНКО Наталья Владимировна

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В НАУКЕ, ОБРАЗОВАНИИ И

ИНЖЕНЕРНОЙ ПРАКТИКЕ

Учебное пособие Редактор Л.В. К о м б а р о в а Инженер по компьютерному макетированию Т.А. С ы н к о в а Подписано в печать 22.10. Формат 60 84/16. 5,58 усл. печ. л. Тираж 150 экз. Заказ № Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к.

ВВЕДЕНИЕ

Информационные технологии являются составной частью научного направления «Информатика» и базируется на её достижениях. Но в настоящее время недостаточно владеть информацией, её необходимо применять и реализовывать. Эту задачу решают информационные технологии, основная цель которых – обработка информации различных видов.

На основе информационных технологий решается задача автоматизации информационных процессов. Информация, как продукт информационных технологий, структурируется и формируется в виде знаний.

Опыт внедрения информационных технологий подтверждает их высокую экономическую эффективность для многих сфер применения.

Яркими примерами могут служить системы электронного документооборота и организация дистанционного обучения на базе современных телекоммуникационных и информационных технологий.

В данном учебном пособии рассматриваются основные теоретические положения информационных технологий, раскрываются базовые информационные технологии, такие как телекоммуникационные технологии и технологии искусственного интеллекта, приводятся различные интегрированные информационные технологии.

1. Информационные системы и информационные технологии Возрастание объёма информации особенно стало заметно в середине XX в. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. В ежедневно появляющемся новом потоке информации ориентироваться становилось всё труднее.

Подчас выгоднее стало создавать новый материальный или интеллектуальный продукт, нежели вести розыск аналога, сделанного ранее.

Как результат – наступает информационный кризис (взрыв), который имеет следующие проявления:

• появляются противоречия между ограниченными возможностями человека по восприятию и переработке информации и существующими мощными потоками и массивами хранящейся информации.

Так, например, общая сумма знаний менялась вначале очень медленно, но уже с 1900 г. она удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. удвоение происходило каждые 10 лет, к 1970 г. – уже каждые 5 лет, с 1990 г. – ежегодно, а в наши дни – ещё быстрее;

• существует большое количество избыточной информации, которая затрудняет восприятие полезной для потребителя информации;

• возникают определённые экономические, политические и другие социальные барьеры, которые препятствуют распространению информации (например, введение грифа секретности или «для служебного пользования» для некоторого вида информации).

Эти причины породили весьма парадоксальную ситуацию – в мире накоплен громадный информационный потенциал, но люди не могут им воспользоваться в полном объёме в силу ограниченности своих возможностей. Информационный кризис поставил общество перед необходимостью поиска путей выхода из создавшегося положения. Внедрение современных средств переработки и передачи информации в различные сферы деятельности послужило началом нового эволюционного процесса в развитии человеческого общества, находящегося на этапе индустриального развития, который получил название информатизации.

Информатизация общества – организованный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов (Федеральный закон «Об информации, информатизации и защите информации, принятый Государственной Думой 25.01.95 г.).

Процесс информатизации общества выдвигает на первый план новую отрасль – информационную индустрию, связанную с производством технических средств, методов, технологий для производства новых знаний, главной задачей которой является создание новых информационных систем.

Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды современных информационных технологий, опирающихся на достижения в области компьютерной техники и средств связи.

1.2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, СТРУКТУРА И

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединённая в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов.

Добавление к понятию «система» слова «информационная» отражает цель её создания и функционирования. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.

Информационная система (ИС) – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для сбора, хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Современное понимание ИС предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера или суперЭВМ. Но техническое воплощение ИС само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно её получение и представление.

Первые ИС появились в 1950-е гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчёта зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счётных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.

1960-е гг. знаменуются изменением отношения к ИС. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчётности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.

В 1970 – начале 1980-х гг. ИС начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.

К концу 1980-х гг. концепция использования ИС вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля.

Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнёров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.

Любая ИС предполагает ввод информации из внешних или внутренних источников; обработку входной информации и представление её в удобном виде; вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему; обратную связь (информацию, переработанную людьми данной организации для коррекции входной информации).

Информационная система определяется следующими свойствами:

• любая ИС может быть подвергнута анализу, построена и управляема на основе общих принципов построения систем;

• ИС является динамичной и развивающейся;

• при построении ИС необходимо использовать системный подход;

• выходной продукцией ИС является информация, на основе которой принимаются решения;

• ИС следует воспринимать как человеко-компьютерную систему обработки информации.

Структура и классификация информационных систем. В структуре ИС можно выделить несколько различных декомпозиций, каждая из которых описывает систему с определённой точки зрения и на различных уровнях детализации. Одной из наиболее важных декомпозиций является декомпозиция ИС на обеспечивающие составляющие как совокупность отдельных её частей, называемых обеспечивающими подсистемами (рис. 1).

Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное, правовое и лингвистическое обеспечение.

Информационное обеспечение. Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

Информационное обеспечение – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Унифицированные системы документации создаются на государственном, республиканском, отраслевом и региональном уровнях. Главная цель – это обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного производства.

Схемы информационных потоков отражают маршруты движения информации и её объёмы, места возникновения первичной информации и использования результатной информации. За счёт анализа структуры подобных схем можно выработать меры по совершенствованию всей системы управления.

Методология построения баз данных базируется на теоретических основах их проектирования.

Техническое обеспечение – комплекс технических средств, предназначенных для работы ИС, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Комплекс технических средств составляют: компьютеры любых моделей; устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации; устройства передачи данных и линий связи;

оргтехника и устройства автоматического съёма информации; эксплуатационные материалы и др.

Документацией оформляются предварительный выбор технических средств, организация их эксплуатации, технологический процесс обработки данных, технологическое оснащение.

Математическое и программное обеспечение – совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

К средствам математического обеспечения относятся: средства моделирования процессов управления; типовые задачи управления; методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация.

К общесистемному программному обеспечению относятся комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации. Они служат для расширения функциональных возможностей компьютеров, контроля и управления процессом обработки данных.

Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ (ППП), реализующие разработанные модели разной степени адекватности, отражающие функционирование реального объекта.

Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры.

Организационное обеспечение – совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Правовое обеспечение – совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти. В правовом обеспечении можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную часть, регулирующую функционирование конкретной системы.

Подсистема лингвистического обеспечения включает совокупность словарей, справочников, положений и инструкций предмашинной и машинной обработки и поиска информации.

Классификация ИС. При создании любой классификации важным является то, какой классификационный признак положен в её основу. Классифицировать информационные системы можно по различным признакам: по структурированности задач, по функциональному признаку, по степени автоматизации, по характеру использования, по сфере применения и т.д.

1. Классификация по масштабу ИС.

С точки зрения масштаба можно рассматривать ИС: всемирные, международные, республиканские, региональные, отраслевые, объединений, предприятий, подразделений.

2. Классификация по степени автоматизации функций ИС.

В зависимости от степени автоматизации ИС определяются как неавтоматизированные (ручные), автоматические, автоматизированные.

Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком. Автоматические ИС выполняют все операции по переработке информации без участия человека. Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причём главная роль отводится компьютеру. В современном толковании в термин «информационная система» вкладывается обязательно понятие автоматизированной системы.

Автоматизированные ИС, учитывая их широкое использование в организации процессов управления, имеют различные модификации и могут быть в свою очередь классифицированы, например, по характеру использования информации (информационно-поисковые и информационнорешающие (управляющие и советующие)) и по сфере применения (интегрированные, организационного управления, управления технологическим процессом, САПР).

3. Классификация ИС по функциональному признаку.

Функциональный признак определяет назначение системы, а также её основные цели, задачи и функции.

В хозяйственной практике производственных и коммерческих объектов типовыми видами деятельности, определяющими функциональный признак классификации ИС, являются:

производственная, маркетинговая, финансовая, кадровая.

Производственная деятельность связана с непосредственным выпуском продукции и направлена на создание и внедрение в производство научно-технических новшеств.

Маркетинговая деятельность включает в себя: анализ рынка производителей и потребителей выпускаемой продукции, анализ продаж; организацию рекламной кампании по продвижению продукции; рациональную организацию материально-технического снабжения.

Финансовая деятельность связана с организацией контроля и анализа финансовых ресурсов фирмы на основе бухгалтерской, статистической, оперативной информаций.

Кадровая деятельность направлена на подбор и расстановку необходимых фирме специалистов, а также ведение служебной документации по различным аспектам.

Указанные направления деятельности определили типовой набор информационных систем:

• производственные системы;

• системы маркетинга;

• финансовые и учётные системы;

• системы кадров (человеческих ресурсов);

• прочие типы, выполняющие вспомогательные функции в зависимости от специфики деятельности фирмы.

4. Классификация ИС по сфере применения.

ИС организационного управления предназначены для автоматизации функций управленческого персонала. Учитывая наиболее широкое применение и разнообразие этого класса систем, часто любые информационные системы понимают именно в данном толковании. К этому классу относятся информационные системы управления как промышленными фирмами, так и непромышленными объектами: гостиницами, банками, торговыми фирмами и др.

Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учёт и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учёт, управление сбытом и снабжением и другие экономические и организационные задачи.

ИС управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала. Они широко используются при организации поточных линий, изготовлении микросхем, на сборке, для поддержания технологического процесса в металлургической и машиностроительной промышленности.

ИС автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчёты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

Интегрированные (корпоративные) ИС используются для автоматизации всех функций компании и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции. Создание таких систем весьма затруднительно, поскольку требует системного подхода с позиций главной цели, например получения прибыли, завоевания рынка сбыта и так далее, что может привести к существенным изменениям в самой структуре компании.

5. Классификация по характеру (степени структурируемости) обрабатываемой информации.

Характер обрабатываемой информации на современном этапе оказывает существенное влияние на всю идеологию построения и функционирования ИС. Состав и характер перерабатываемой информации предъявляет жёсткие требования к аппарату её описания, организации и поиска. Существенные различия в аппарате описания, организации и поиска информации реальных ИС приводят к необходимости различать:

– документальные ИС (слабоструктурируемая информация);

– фактографические ИС (жёсткоструктурируемая информация);

– документально-фактографические ИС.

6. Классификация по признаку структурированности задач.

При создании или при классификации информационных систем неизбежно возникают проблемы, связанные с формальным – математическим и алгоритмическим описанием решаемых задач. От степени формализации во многом зависят эффективность работы всей системы, а также уровень автоматизации, определяемый степенью участия человека при принятии решения на основе получаемой информации.

Чем точнее математическое описание задачи, тем выше возможности компьютерной обработки данных и тем меньше степень участия человека в процессе её решения. Это и определяет степень автоматизации задачи.

Различают также как и для информации три типа задач, для которых создаются ИС:

структурированные (формализуемые), неструктурированные (неформализуемые) и частично структурированные.

Структурированная (формализуемая) задача – задача, где известны все её элементы и взаимосвязи между ними. В структурированной задаче удаётся выразить её содержание в форме математической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобные задачи обычно приходится решать многократно, и они носят рутинный характер. Целью использования ИС для решения структурированных задач является полная автоматизация их решения, т.е. сведение роли человека к нулю.

Неструктурированная (неформализуемая) задача – задача, в которой невозможно выделить элементы и установить между ними связи.

Решение неструктурированных задач из-за невозможности создания математического описания и разработки алгоритма связано с большими трудностями. Возможности использования здесь ИС невелики. Решение в таких случаях принимается человеком из эвристических соображений на основе своего опыта и, возможно, косвенной информации из разных источников.

О большинстве задач можно сказать, что известна лишь часть их элементов и связей между ними.

Такие задачи называются частично структурированными. В этих условиях можно создать ИС.

Получаемая в ней информация анализируется человеком, который будет играть определяющую роль.

Такие информационные системы являются автоматизированными, так как в их функционировании принимает участие человек.

ИС, используемые для решения частично структурированных задач, подразделяются на два вида:

1) создающие управленческие отчёты и ориентированные главным образом на обработку данных (поиск, сортировку, агрегирование, фильтрацию). Они обеспечивают информационную поддержку пользователя, т.е. предоставляют доступ к информации в базе данных и её частичную обработку;

2) разрабатывающие возможные альтернативы решения. Принятие решения при этом сводится к выбору одной из предложенных альтернатив. Такие системы могут быть модельными или экспертными.

Модельные ИС предоставляют пользователю математические, статистические, финансовые и другие модели, использование которых облегчает выработку и оценку альтернатив решения.

Пользователь может получить недостающую ему для принятия решения информацию путём установления диалога с моделью в процессе её исследования.

Экспертные ИС обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счёт создания экспертных систем, связанных с обработкой знаний.

1.3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, СТРУКТУРА И

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Информация является одним из ценнейших ресурсов общества наряду с такими традиционными материальными видами ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др., а значит, процесс её переработки по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно воспринимать как технологию. Информационная технология (ИТ) – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

Цель ИТ – производство информации для её анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.

ИТ является наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации. В современном обществе основным техническим средством технологии переработки информации служит персональный компьютер, который существенно повлиял как на концепцию построения и использования технологических процессов, так и на качество получаемой информации.

Инструментарий ИТ – один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определённого типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель.

С точки зрения инструментария выделяют следующие этапы развития ИТ:

П е р в ы й э т а п (до второй половины XIX в.) – «ручная» информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникации осуществлялись ручным способом путём переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии – представление информации в нужной форме.

В т о р о й э т а п (с конца XIX в.) – «механическая» технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащённая более совершенными средствами доставки почта. Основная цель технологии – представление информации в нужной форме более удобными средствами.

Т р е т и й э т а п (40 – 60-е гг. XX в.) – «электрическая» технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны.

Изменяется цель технологии. Акцент в ИТ начинает перемещаться с формы представления информации на формирование её содержания.

Ч е т в ё р т ы й э т а п (с начала 1970-х гг.) – «электронная» технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащённые широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии ещё более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы.

П я т ы й э т а п (с середины 1980-х гг.) – «компьютерная» («новая») технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определёнными специалистами.

Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений. Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети.

ИТ тесно связана с информационными системами, которые являются для неё основной средой.

ИТ является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися в компьютерах. Основная цель ИТ – в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию.

ИС является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди, различного рода технические и программные средства связи и т.д. Основная цель ИС – организация хранения и передачи информации.

ИС представляет собой человеко-компьютерную систему обработки информации.

Реализация функций ИС невозможна без знания ориентированной на нее информационной технологии. ИТ может существовать и вне сферы ИС.

Таким образом, ИТ является более ёмким понятием, отражающим современное представление о процессах преобразования информации в информационном обществе.

Рис. 2. Иерархическая структура информационной технологии Структура ИТ может быть представлена в виде схемы (рис. 2).

Первый уровень – этапы, где реализуются сравнительно длительные технологические процессы, состоящие из операций и действий последующих уровней.

Второй уровень – операции, в результате выполнения которых будет создан конкретный объект в выбранной на 1-м уровне программной среде.

Третий уровень – действия – совокупность стандартных для каждой программной среды приемов работы, приводящих к выполнению поставленной в соответствующей операции цели. Каждое действие изменяет содержание экрана.

Четвёртый уровень – элементарные операции по управлению мышью и клавиатурой.

Необходимо понимать, что освоение ИТ и дальнейшее её использование должны свестись к тому, что вы должны сначала хорошо овладеть набором элементарных операций, число которых ограничено.

Из этого ограниченного числа элементарных операций в разных комбинациях составляется действие, а из действий, также в разных комбинациях, составляются операции, которые определяют тот или иной технологический этап. Совокупность технологических этапов образует технологический процесс (технологию).

ИТ, как и любая другая, должна отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать высокую степень расчленения всего процесса обработки информации на этапы (фазы), операции, действия;

• включать весь набор элементов, необходимых для достижения поставленной цели;

• иметь регулярный характер. Этапы, действия, операции технологического процесса могут быть стандартизированы и унифицированы, что позволит более эффективно осуществлять целенаправленное управление информационными процессами.

Информационная технология обработки данных. ИТ обработки данных предназначена для решения задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне исполнительской деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческого труда. Поэтому внедрение ИТ и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведёт к необходимости сокращения численности работников.

На уровне исполнительской деятельности решаются следующие задачи:

• обработка данных об операциях, производимых фирмой;

• создание периодических контрольных отчётов о состоянии дел в фирме;

• получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчётов.

Основными компонентами ИТ обработки данных являются:

1. Сбор данных.

2. Обработка данных. На этом этапе, как правило, используются следующие типовые операции:

• классификация или группировка. Первичные данные обычно имеют вид кодов, состоящих из одного или нескольких символов. Эти коды, выражающие определённые признаки объектов, используются для идентификации и группировки записей;

• сортировка, с помощью которой упорядочивается последовательность записей;

• вычисления, включающие арифметические и логические операции. Эти операции, выполняемые над данными, дают возможность получать новые данные;

• укрупнение или агрегирование, служащее для уменьшения количества данных и реализуемое в форме расчётов итоговых или средних значений.

3. Хранение данных. Многие данные на уровне операционной деятельности необходимо сохранять для последующего использования либо здесь же, либо на другом уровне. Для их хранения создаются базы данных.

4. Создание отчётов (документов).

Информационная технология управления. Целью ИТ управления является удовлетворение информационных потребностей всех без исключения сотрудников фирмы, имеющих дело с принятием решений. Она может быть полезна на любом уровне управления.

Эта технология ориентирована на работу в среде ИС управления и используется при худшей структурированности решаемых задач, если их сравнивать с задачами, решаемыми с помощью ИТ обработки данных.

ИТ управления направлена на создание различных отчётов. Регулярные отчёты создаются в соответствии с установленным графиком, определяющим время их создания, например месячный анализ продаж компании. Специальные отчёты создаются по запросам управленцев или когда в компании произошло что-то незапланированное.

Информационная технология поддержки принятия решений. Системы поддержки принятия решений и соответствующая им ИТ появились в конце 1970-х – начале 1980-х гг., чему способствовали широкое распространение персональных компьютеров, стандартных пакетов прикладных программ, а также успехи в создании систем искусственного интеллекта.

Главной особенностью ИТ поддержки принятия решений является качественно новый метод организации взаимодействия человека и компьютера. Выработка решения, что является основной целью этой технологии, происходит в результате итерационного процесса, в котором участвуют: система поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта управления; человек как управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат вычислений на компьютере.

Окончание итерационного процесса происходит по воле человека.

В этом случае можно говорить о способности ИС совместно с пользователем создавать новую информацию для принятия решений.

ИТ поддержки принятия решения может использоваться на любом уровне управления. Кроме того, решения, принимаемые на различных уровнях управления, часто должны координироваться. Поэтому важной функцией и систем, и технологии является координация лиц, принимающих решения, как на разных уровнях управления, так и на одном уровне.

В состав системы поддержки принятия решений входят три главных компонента: база данных, база моделей и программная подсистема, которая состоит из системы управления базой данных, системы управления базой моделей и системы управления интерфейсом между пользователем и компьютером.

База данных играет в ИТ поддержки принятия решений важную роль. Данные могут использоваться непосредственно пользователем для расчётов при помощи математических моделей.

Целью создания базы моделей являются описание и оптимизация некоторого объекта или процесса.

Использование моделей обеспечивает проведение анализа в системах поддержки принятия решений.

Модели, базируясь на математической интерпретации проблемы, при помощи определённых алгоритмов способствуют нахождению информации, полезной для принятия правильных решений.

Существует множество типов моделей и способов их классификации, например, по цели использования, области возможных приложений, способу оценки переменных и т.п.

По цели использования модели подразделяются на оптимизационные, связанные с нахождением точек минимума или максимума некоторых показателей (например, управляющие часто хотят знать, какие их действия ведут к максимизации прибыли или минимизации затрат), и описательные, описывающие поведение некоторой системы и не предназначенные для целей управления (оптимизации).

По способу оценки модели классифицируются на детерминистские, использующие оценку переменных одним числом при конкретных значениях исходных данных, и стохастические, оценивающие переменные несколькими параметрами, так как исходные данные заданы вероятностными характеристиками.

Детерминистские модели более популярны, чем стохастические, потому что они менее дорогие, их легче строить и использовать. К тому же часто с их помощью получается вполне достаточная информация для принятия решения.

По области возможных приложений модели разбиваются на специализированные, предназначенные для использования только одной системой, и универсальные – для использования несколькими системами. Специализированные модели более дорогие, они обычно применяются для описания уникальных систем и обладают большей точностью.

Математические модели состоят из совокупности модельных блоков, модулей и процедур, реализующих математические методы. Сюда могут входить процедуры линейного программирования, статистического анализа временных рядов, регрессионного анализа и тому подобное – от простейших процедур до сложных ППП. Модельные блоки, модули и процедуры могут использоваться как поодиночке, так и комплексно для построения и поддержания моделей.

Система управления базой моделей должна обладать следующими возможностями: создавать новые модели или изменять существующие, поддерживать и обновлять параметры моделей, манипулировать моделями.

Информационная технология экспертных систем. Наибольший прогресс среди компьютерных ИС отмечен в области разработки экспертных систем, основанных на использовании искусственного интеллекта. Экспертные системы дают возможность менеджеру или специалисту получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых этими системами накоплены знания.

Под искусственным интеллектом обычно понимают способности компьютерных систем к таким действиям, которые назывались бы интеллектуальными, если бы исходили от человека. Чаще всего здесь имеются в виду способности, связанные с человеческим мышлением. Работы в области искусственного интеллекта не ограничиваются экспертными системами. Они также включают в себя создание роботов, систем, моделирующих нервную систему человека, его слух, зрение, обоняние, способность к обучению.

Являясь одним из основных приложений искусственного интеллекта, экспертные системы представляют собой программные комплексы, трансформирующие опыт экспертов в какой-либо области знаний в форму эвристических правил (эвристик). Эвристики не гарантируют получения оптимального результата с такой же уверенностью, как обычные алгоритмы, используемые для решения задач в рамках технологии поддержки принятия решений. Однако часто они дают в достаточной степени приемлемые решения для их практического использования. Всё это делает возможным использовать технологию экспертных систем в качестве советующих систем.

Основными компонентами ИТ, используемой в экспертной системе, являются: интерфейс пользователя, база знаний, интерпретатор, модуль создания системы.

Интерфейс пользователя. Специалист использует интерфейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из неё. Команды включают в себя параметры, направляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдаётся в форме значений, присваиваемых определённым переменным.

Можно использовать четыре метода ввода информации: меню, команды, естественный язык и собственный интерфейс.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения.

База знаний содержит факты, описывающие проблемную область, а также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам. Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может выполняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие выполняется.

Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил, которая даже для сравнительно простой системы может содержать несколько тысяч правил.

Интерпретатор – это часть экспертной системы, производящая в определённом порядке обработку знаний (мышление), находящихся в базе знаний. Технология работы интерпретатора сводится к последовательному рассмотрению совокупности правил (правило за правилом). Если условие, содержащееся в правиле, соблюдается, выполняется определённое действие, и пользователю предоставляется вариант решения его проблемы.

Кроме того, во многих экспертных системах вводятся дополнительные блоки: база данных, блок расчёта, блок ввода и корректировки данных. Блок расчёта необходим в ситуациях, связанных с принятием управленческих решений. При этом важную роль играет база данных, где содержатся плановые, физические, расчётные, отчётные и другие постоянные или оперативные показатели. Блок ввода и корректировки данных используется для оперативного и своевременного отражения текущих изменений в базе данных.

Модуль создания системы – он служит для создания набора правил. Существуют два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем.

Для представления базы знаний специально разработаны языки Лисп и Пролог, хотя можно использовать и любой известный алгоритмический язык.

Оболочка экспертных систем представляет собой готовую программную среду, которая может быть приспособлена к решению определённой проблемы путём создания соответствующей базы знаний. В большинстве случаев использование оболочек позволяет создавать экспертные системы быстрее и легче в сравнении с программированием.

1.4. БЕЗОПАСНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И

ТЕХНОЛОГИЙ

Безопасность ИС – свойство, заключающееся в способности системы обеспечить конфиденциальность и целостность информации, т.е. защиту информации от несанкционированного доступа с целью её раскрытия, изменения или разрушения.

Информационную безопасность часто указывают среди основных информационных проблем XXI в.

Действительно, вопросы хищения информации, её сознательного искажения и уничтожения часто приводят к трагическим для пострадавшей стороны последствиям, ведущим к разорению и банкротству фирм и даже к человеческим жертвам.

В законе Российской Федерации «Об информации, информатизации и защите информации», например, подчёркивается, что «...информационные ресурсы являются объектами собственности граждан, организаций, общественных объединений, государства» и защищать информационные ресурсы, естественно, следует, как личную, коммерческую и государственную собственность.

Все угрозы информационным системам можно объединить в обобщающие их три группы.

1. Угроза раскрытия – возможность того, что информация станет известной тому, кому не следовало бы её знать.

2. Угроза целостности – умышленное несанкционированное изменение (модификация или удаление) данных, хранящихся в вычислительной системе или передаваемых из одной системы в другую.

3. Угроза отказа в обслуживании – возможность появления блокировки доступа к некоторому ресурсу вычислительной системы.

Средства обеспечения информационной безопасности в зависимости от способа их реализации можно разделить на следующие классы методов:

• организационные методы подразумевают рациональное конфигурирование, организацию и администрирование системы. В первую очередь это касается сетевых информационных систем, их операционных систем, полномочий сетевого администратора, набора обязательных инструкций, определяющих порядок доступа и работы в сети пользователей;

• технологические методы, включающие в себя технологии выполнения сетевого администрирования, мониторинга и аудита безопасности информационных ресурсов, ведения электронных журналов регистрации пользователей, фильтрации и антивирусной обработки поступающей информации;

• аппаратные методы, реализующие физическую защиту системы от несанкционированного доступа, аппаратные функции идентификации периферийных терминалов системы и пользователей, режимы подключения сетевых компонентов и т.д.;

• программные методы – это самые распространённые методы защиты информации (например, программы идентификации пользователей, парольной защиты и проверки полномочий, брандмауэры, криптопротоколы и т.д.). Без использования программной составляющей практически невыполнимы никакие, в том числе и первые три группы методов (т.е. в чистом виде организационные, технологические и аппаратные методы защиты, как правило, реализованы быть не могут – все они содержат программный компонент). При этом следует иметь в виду, вопреки распространённому иному мнению, что стоимость реализации многих программных системных решений по защите информации существенно превосходит по затратам аппаратные, технологические и тем более организационные решения (конечно, если использовать лицензионные, а не «пиратские» программы).

Наибольшее внимание со стороны разработчиков и потребителей в настоящее время вызывают следующие направления защиты информации и соответствующие им программно-технические средства:

1. Защита от несанкционированного доступа информационных ресурсов автономно работающих и сетевых компьютеров. Наиболее остро эта проблема стоит для серверов и пользователей сетей Интернет и интранет. Эта функция реализуется многочисленными программными, программно-аппаратными и аппаратными средствами.

2. Защита секретной, конфиденциальной и личной информации от чтения посторонними лицами и целенаправленного её искажения. Эта функция обеспечивается как средствами защиты от несанкционированного доступа, так и с помощью криптографических средств, традиционно выделяемых в отдельный класс.

3. Защита информационных систем от многочисленных компьютерных вирусов, способных не только разрушить информацию, но иногда и повредить технические компоненты системы.

Активно развиваются также средства защиты от утечки информации по цепям питания, каналам электромагнитного излучения компьютера или монитора (применяется экранирование помещений, использование генераторов шумовых излучений, специальный подбор мониторов и комплектующих компьютера, обладающих наименьшим излучениям), средства защиты от электронных «жучков», устанавливаемых непосредственно в комплектующие компьютера и т.д.

Защита информации от несанкционированного доступа. Защита от несанкционированного доступа к ресурсам компьютера – это комплексная проблема, подразумевающая решение следующих вопросов:

• присвоение пользователю, а также и терминалам, программам, файлам и каналам связи уникальных имён и кодов (идентификаторов);

• выполнение процедур установления подлинности при обращениях (доступе) к информационной системе и запрашиваемой информации, т.е. проверка того, что лицо или устройство, сообщившее идентификатор, в действительности ему соответствует (подлинная идентификация программ, терминалов и пользователей при доступе к системе чаще всего выполняется путём проверки паролей, реже обращением в специальную службу, ведающую сертификацией пользователей);

• проверка полномочий, т.е. проверка права пользователя на доступ к системе или запрашиваемым данным (на выполнение над ними определённых операций – чтение, обновление) с целью разграничения прав доступа к сетевым и компьютерным ресурсам;

• автоматическая регистрация в специальном журнале всех как удовлетворённых, так и отвергнутых запросов к информационным ресурсам с указанием идентификатора пользователя, терминала, времени и сущности запроса, т.е. ведение журналов аудита, позволяющих определить, через какой хост-компьютер действовал хакер или кракер, а иногда и определить его IP-адрес и точное местоположение.

Брандмауэр как средство контроля межсетевого трафика. Брандмауэр, или межсетевой экран, – это «полупроницаемая мембрана», которая располагается между защищаемым внутренним сегментом сети и внешней сетью или другими сегментами сети интранет и контролирует все информационные потоки во внутренний сегмент и из него. Контроль трафика состоит в его фильтрации, т.е. выборочном пропускании через экран, а иногда и с выполнением специальных преобразований и формированием извещений для отправителя, если его данным в пропуске было отказано. Фильтрация осуществляется на основании набора условий, предварительно загруженных в брандмауэр и отражающих концепцию информационной безопасности корпорации. Брандмауэры могут быть выполнены как в виде аппаратного, так и программного комплекса, записанного в коммутирующее устройство или сервер доступа (сервер-шлюз, прокси-сервер, хост-компьютер и т.д.).

Работа брандмауэра заключается в анализе структуры и содержимого информационных пакетов, поступающих из внешней сети, и в зависимости от результатов анализа пропуска пакетов во внутреннюю сеть (сегмент сети) или полное их отфильтровывание. Эффективность работы межсетевого экрана обусловлена тем, что он полностью переписывает реализуемый стек протоколов TCP/IP, и поэтому нарушить его работу с помощью искажения протоколов внешней сети (что часто делается хакерами) невозможно. Межсетевые экраны обычно выполняют следующие функции:

• физическое отделение рабочих станций и серверов внутреннего сегмента сети (внутренней подсети) от внешних каналов связи;

• многоэтапная идентификация запросов, поступающих в сеть (идентификация серверов, узлов связи и прочих компонентов внешней сети);

• проверка полномочий и прав доступа пользователей к внутренним ресурсам сети;

• регистрация всех запросов к компонентам внутренней подсети извне; Q контроль целостности программного обеспечения и данных;

• экономия адресного пространства сети (во внутренней подсети может использоваться локальная система адресации серверов);

• сокрытие IP-адресов внутренних серверов с целью защиты от хакеров.

Криптографическое закрытие информации.

криптографические компьютерные технологии, направленные на обеспечение конфиденциальности и работоспособности таких комплексных сетевых приложений, как электронная почта (e-mail), электронный банк (e-banking), электронная торговля (e-commerce), электронный бизнес (e-business).

Криптографическое закрытие информации выполняется путём преобразования информации по специальному алгоритму с использованием шифров (ключей) и процедур шифрования, в результате чего по внешнему виду данных невозможно, не зная ключа, определить их содержание.

С помощью криптографических протоколов можно обеспечить безопасную передачу информации по сети, в том числе и регистрационных имён, паролей, необходимых для идентификации программ и пользователей. На практике используется два типа шифрования: симметричное и асимметричное.

При симметричном шифровании для шифровки и дешифровки данных используется один и тот же секретный ключ. При этом сам ключ должен быть передан безопасным способом участникам взаимодействия до начала передачи зашифрованных данных. Для осуществления симметричного шифрования применяется два типа шифров: блочные и поточные.

В нашей стране для блочного шифрования информации рекомендован симметричный алгоритм, предложенный ГОСТ 28.147–89 «Системы обработки информации. Защита криптографическая». В качестве примеров поточных алгоритмов можно привести в первую очередь алгоритмы RC (RC2, RC4, RC5) корпорации RSA Data Security (США) и алгоритмы ВЕСТА (ВЕСТА-2, ВЕСТА-2М, ВЕСТА-4) фирмы «ЛАН Крипто» (Россия).

Электронная цифровая подпись. Гражданский кодекс Российской Федерации определяет, что заключение любого юридического договора может быть осуществлено не только в письменной форме, путём составления печатного документа, подписанного сторонами, но и путём обмена документами посредством электронной связи, позволяющей достоверно установить, что документ исходит от стороны по договору. В этом случае целесообразно использовать одну из операций криптографии – цифровую электронную подпись.

Электронная цифровая подпись – это последовательность символов, полученная в результате криптографического преобразования исходной информации с использованием закрытого ключа и позволяющая подтверждать целостность и неизменность этой информации, а также её авторство путём применения открытого ключа.

При использовании электронной подписи файл пропускается через специальную программу (hash function), в результате чего получается набор символов (hash code), генерируются два ключа: открытый (public) ключ и закрытый (private) ключ. Набор символов шифруется с помощью закрытого ключа.

Такое зашифрованное сообщение и является цифровой подписью. По каналу связи передаётся незашифрованный файл в исходном виде вместе с электронной подписью. Другая сторона, получив файл и подпись, с помощью имеющегося открытого ключа расшифровывает набор символов из подписи. Далее сравниваются две копии наборов, и если они полностью совпадают, то это действительно файл, сделанный и подписанный первой стороной.

Для длинных сообщений с целью уменьшения их объёма (ведь при использовании электронной подписи фактически передаётся файл двойной длины) передаваемое сообщение перед шифрованием сжимается (хэшируется), т.е. над ним производится математическое преобразование, которое описывается так называемой хэш-функцией. Расшифрованный полученный файл в этом случае дополнительно пропускается через тот же алгоритм хэширования, который не является секретным.

Для шифрования электронной подписи используются ранее названный алгоритм RSA, а также DSA (национальный стандарт США) и Schnorr (алгоритм Klaus Schnorr); в России применяются алгоритмы шифрования электронной подписи по ГОСТ Р 34.10-94 «Информационная технология.

Криптографическая защита информации. Процедуры выработки и проверки электронной цифровой подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма» и Нотариус (Нотариус-AM, Нотариус-S).

Защита информации от компьютерных вирусов. Компьютерным вирусом называется рукотворная программа, способная самостоятельно создавать свои копии и внедряться в другие программы, в системные области дисковой памяти компьютера, распространяться по каналам связи с целью прерывания и нарушения работы программ, порчи файлов, файловых систем и компонентов компьютера, нарушения нормальной работы пользователей. Компьютерным вирусам, как и биологическим, характерны определённые стадии существования:

• латентная стадия, в которой вирусом никаких действий не предпринимается;

• инкубационная стадия, в которой основная задача вируса – создать как можно больше своих копий и внедрить их в среду обитания;

• активная стадия, в которой вирус, продолжая размножаться, проявляется и выполняет свои деструктивные действия.

Сейчас существуют сотни тысяч различных вирусов, и их можно классифицировать по нескольким признакам. По среде обитания вирусы можно разделить на:

• файловые;

• загрузочные;

• файлово-загрузочные;

• сетевые;

• документные.

Файловые вирусы чаще всего внедряются в исполняемые файлы, имеющие расширения.ехе и.com (самые распространённые вирусы), но могут внедряться и в файлы с компонентами операционных систем, драйверы внешних устройств, объектные файлы и библиотеки, в командные пакетные файлы (вирус подключает к такому файлу исполняемые программы, предварительно заразив их), программные файлы на языках процедурного программирования (заражают при трансляции исполняемые файлы).

Файловые вирусы могут создавать файлы-двойники (компаньоны-вирусы). В любом случае файловые вирусы при запуске программ, ими заражённых, берут на время управление на себя и дезорганизуют работу своих «квартирных хозяев».

Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор дискеты (boot-sector) или в сектор, содержащий программу загрузки системного диска (master boot record). При загрузке операционной системы с зараженного диска такой вирус изменяет программу начальной загрузки либо модифицируют таблицу размещения файлов на диске, создавая трудности в работе компьютера или даже делая невозможным запуск операционной системы.

Файлово-загрузочные вирусы интегрируют возможности двух предыдущих групп и обладают наибольшей «эффективностью» заражения.

Сетевые вирусы используют для своего распространения команды и протоколы телекоммуникационных систем (электронной почты, компьютерных сетей).

Документные вирусы (их часто называют макровирусами) заражают и искажают текстовые файлы (.doc) и файлы электронных таблиц некоторых популярных редакторов. Комбинированные сетевые макровирусы не только заражают создаваемые документы, но и рассылают копии этих документов по электронной почте (печально известный вирус «I love you» или менее навредивший вирус «Анна Курникова»).

По способу заражения среды обитания вирусы делятся на:

• резидентные;

• нерезидентные.

Резидентные вирусы после завершения инфицированной программы остаются в оперативной памяти и продолжают свои деструктивные действия, заражая следующие исполняемые программы и процедуры вплоть до момента выключения компьютера. Нерезидентные вирусы запускаются вместе с заражённой программой и после её завершения из оперативной памяти удаляются.

Вирусы бывают неопасные и опасные. Неопасные вирусы тяжёлых последствий после завершения своей работы не вызывают; они прерывают на время работу исполняемых программ, создавая побочные звуковые и видеоэффекты (иногда даже приятные), или затрудняют работу компьютера, уменьшая объём свободной оперативной и дисковой памяти. Опасные вирусы могут производить действия, имеющие далеко идущие последствия: искажение и уничтожение данных и программ, стирание информации в системных областях диска и даже вывод из строя отдельных компонентов компьютера (жёсткие диски, Flash-чипсет BIOS, перепрограммируя его).

По алгоритмам функционирования вирусы весьма разнообразны, но можно говорить о таких, например, их группах, как:

• паразитические вирусы, изменяющие содержимое файлов или секторов диска; они достаточно просто могут быть обнаружены и уничтожены;

• вирусы-репликаторы («черви» WORM), саморазмножающиеся и распространяющиеся по телекоммуникациям и записывающие по вычисленным адресам сетевых компьютеров транспортируемые ими опасные вирусы (сами «черви» деструктивных действий не выполняют, поэтому их часто называют псевдовирусами);

• «троянские» вирусы маскируются под полезные программы (существуют в виде самостоятельных программ, имеющих то же имя, что и действительно полезный файл, но иное расширение имени; часто, например, присваивают себе расширение.com вместо.ехе) и выполняют деструктивные функции (например, очищают FAT); самостоятельно размножаться, как правило, не могут;

• вирусы-невидимки (стелс-вирусы), по имени самолета-невидимки «stealth» способны прятаться при попытках их обнаружения; они перехватывают запрос антивирусной программы и мгновенно либо удаляют временно своё тело из заражённого файла, либо подставляют вместо своего тела незаражённые участки файлов;

• самошифрующиеся вирусы (в режиме простоя зашифрованы и расшифровываются только в момент начала работы вируса);

• мутирующиеся вирусы (периодически автоматически видоизменяются, копии вируса не имеют ни одной повторяющейся цепочки байт), необходимо каждый раз создавать новые антивирусные программы для обезвреживания этих вирусов;

• «отдыхающие» вирусы (основное время проводят в латентном состоянии и активизируются только при определённых условиях, например, вирус «Чернобыль» в сети Интернет функционирует только в день годовщины чернобыльской трагедии).

Способы защиты от вирусов. Для обнаружения и удаления компьютерных вирусов разработано много различных программ. Эти антивирусные программы можно разделить на:

• программы-детекторы;

• программы-ревизоры;

• программы-фильтры или сторожа;

• программы-доктора или дезинфекторы, фаги;

• программы-вакцины или иммунизаторы.

Программы-детекторы осуществляют поиск компьютерных вирусов в памяти машины и при обнаружении искомых сообщают об этом. Детекторы могут искать как уже известные вирусы (ищут характерную для конкретного, уже известного вируса последовательность байтов – сигнатуру вируса), так и произвольные вирусы (путём подсчёта контрольных сумм для массива файла).

Программы-ревизоры являются развитием детекторов, но выполняющие значительно более сложную и эффективную работу. Они запоминают исходное состояние программ, каталогов, системных областей и периодически или по указанию пользователя сравнивают его с текущим. При сравнении проверяется длина файлов, дата их создания и модификации, контрольные суммы и байты циклического контроля и другие параметры.

Программы-фильтры выполняют наблюдение и выявление подозрительных, характерных для вирусов процедур в работе компьютера (коррекция исполняемых.ехе и.com файлов, запись в загрузочные секторы дисков, изменение атрибутов файлов, прямая запись на диск по прямому адресу и т.д.). При обнаружении таких действий фильтры посылают пользователю запрос о подтверждении правомерности таких процедур.

Программы-доктора – самые распространённые и популярные программы. Эти программы не только обнаруживают, но и лечат заражённые вирусами файлы и загрузочные секторы дисков. Они сначала ищут вирусы в оперативной памяти и уничтожают их там (удаляют тело резидентного файла), а затем лечат файлы и диски. Многие программы-доктора находят и удаляют большое число (десятки тысяч) вирусов и являются полифагами.

Программы-вакцины применяются для предотвращения заражения файлов и дисков известными вирусами. Вакцины модифицируют файл или диск таким образом, что он воспринимается программойвирусом уже заражённым, и поэтому вирус не внедряется.

2. Программное обеспечение информационных систем и технологий Возможности компьютера как технической основы системы обработки данных определяются возможностями используемого программного обеспечения (программ).

Программное обеспечение (software) – совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов.

Основными характеристиками программ являются:

• алгоритмическая сложность (логика алгоритмов обработки информации);

• состав и глубина проработки реализованных функций обработки;

• полнота и системность функций обработки;

• объём файлов программ;

• требования к операционной системе и техническим средствам обработки со стороны программного средства;

• объём дисковой памяти;

• размер оперативной памяти для запуска программ;

• тип процессора;

• версия операционной системы;

• наличие вычислительной сети и др.

Программные продукты имеют многообразие показателей качества:

1. Мобильность программных продуктов означает их независимость от технического комплекса системы обработки данных, операционной среды, сетевой технологии обработки данных, специфики предметной области и т.п. Мобильный (многоплатформенный) программный продукт может быть установлен на различных моделях компьютеров и операционных систем, без ограничений на его эксплуатацию в условиях вычислительной сети. Функции обработки такого программного продукта пригодны для массового использования без каких-либо изменений.

2. Надёжность работы программного продукта определяется безсбойностью и устойчивостью в работе программ, точностью выполнения предписанных функций обработки, возможностью диагностики возникающих в процессе работы программ ошибок.

3. Эффективность программного продукта оценивается как с позиций прямого его назначения – требований пользователя, так и с точки зрения расхода вычислительных ресурсов, необходимых для его эксплуатации. Расход вычислительных ресурсов оценивается через объём внешней памяти для размещения программ и объём оперативной памяти для запуска программ.

4. Учёт человеческого фактора означает обеспечение дружественного интерфейса для работы конечного пользователя, наличие контекстно-зависимой подсказки или обучающей системы в составе программного средства, хорошей документации для освоения и использования заложенных в программном средстве функциональных возможностей, анализ и диагностику возникших ошибок и др.

5. Модифицируемость программных продуктов означает способность к внесению изменений, например расширение функций обработки, переход на другую техническую базу обработки и т.п.

6. Коммуникативность программных продуктов основана на максимально возможной их интеграции с другими программами, обеспечении обмена данными в общих форматах представления (экспорт/импорт баз данных, внедрение или связывание объектов обработки и др.).

Надёжность, эффективность и учёт человеческого фактора определяют исходную полезность программного продукта, а модифицируемость и коммуникативность – удобство эксплуатации.

Спецификой программных продуктов (в отличие от большинства промышленных изделий) является также и то, что их эксплуатация должна выполняться на правовой основе – лицензионные соглашения между разработчиком и пользователями с соблюдением авторских прав разработчиков программных продуктов.

2.1. ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Проектирование алгоритмов и программ – наиболее ответственный этап жизненного цикла программных продуктов, определяющий, насколько создаваемая программа соответствует спецификациям и требованиям со стороны конечных пользователей. Методы проектирования алгоритмов и программ очень разнообразны, их можно классифицировать по различным признакам, важнейшими из которых являются:

• степень автоматизации проектных работ;

• принятая методология процесса разработки.

По степени автоматизации проектирования алгоритмов и программ можно выделить:

• методы традиционного (неавтоматизированного) проектирования;

• методы автоматизированного проектирования (CASE-технология и её элементы).

Неавтоматизированное проектирование алгоритмов и программ преимущественно используется при разработке небольших по трудоёмкости и структурной сложности программных продуктов, не требующих участия большого числа разработчиков. Трудоёмкость разрабатываемых программных продуктов, как правило, небольшая, а сами программные продукты имеют преимущественно прикладной характер.

Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ возникло с необходимостью уменьшить затраты на проектные работы, сократить сроки их выполнения, создать типовые «заготовки»

алгоритмов и программ, многократно тиражируемых для различных разработок, координации работ большого коллектива разработчиков, стандартизации алгоритмов и программ.

Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространены:

• структурное проектирование программных продуктов;

• информационное моделирование предметной области и связанных с ней приложений;

• объектно-ориентированное проектирование программных продуктов.

В основе структурного проектирования лежит последовательная декомпозиция, целенаправленное структурирование на отдельные составляющие. Методы структурного проектирования представляют собой комплекс технических и организационных принципов системного проектирования.

Типичными методами структурного проектирования являются:

нисходящее проектирование, кодирование и тестирование программ;

модульное программирование;

структурное проектирование (программирование) и др.

В зависимости от объекта структурирования различают:

• функционально-ориентированные методы – последовательное разложение задачи или целостной проблемы на отдельные, достаточно простые составляющие, обладающие функциональной определённостью;

• методы структурирования данных.

Для функционально-ориентированных методов в первую очередь учитываются заданные функции обработки данных, в соответствии с которыми определяется состав и логика работы (алгоритмы) отдельных компонентов программного продукта. С изменением содержания функций обработки, их состава, соответствующего им информационного входа и выхода требуется перепроектирование программного продукта. Основной упор в структурном подходе делается на моделирование процессов обработки данных.

Для методов структурирования данных осуществляется анализ, структурирование и создание моделей данных, применительно к которым устанавливается необходимый состав функций и процедур обработки. Программные продукты тесно связаны со структурой обрабатываемых данных, изменение которой отражается на логике обработки (алгоритмах) и обязательно требует перепроектирования программного продукта.

В основе информационного моделирования предметной области лежит положение об определяющей роли данных при проектировании алгоритмов и программ. Подход появился в условиях развития программных средств организации хранения и обработки данных – СУБД.

Первоначально строятся информационные модели различных уровней представления:

• информационно-логическая модель, не зависящая от средств программной реализации хранения и обработки данных, отражающая интегрированные структуры данных предметной области;

• даталогические модели, ориентированные на среду хранения и обработки данных.

Даталогические модели имеют логический и физический уровни представления. Физический уровень соответствует организации хранения данных в памяти компьютера. Логический уровень данных применительно к СУБД реализован в виде:

• концептуальной модели базы данных – интегрированные структуры данных под управлением СУБД;

• внешних моделей данных – подмножество структур данных для реализации приложений.

Средствами структур данных моделируются функции предметной области, прослеживается взаимосвязь функций обработки, уточняется состав входной и выходной информаций, логика преобразования входных структур данных в выходные. Алгоритм обработки данных можно представить как совокупность процедур преобразований структур данных в соответствии с внешними моделями данных.

Выбор средств реализации базы данных определяет вид даталогических моделей и, следовательно, алгоритмы преобразования данных.

В большинстве случаев используется реляционное представление данных базы данных и соответствующие реляционные языки для программирования (манипулирования) обработки данных СУБД и реализации алгоритмов обработки. Данный подход использован во многих CASE-технологиях.

Объектно-ориентированный подход к проектированию программных продуктов основан на:

1) выделении классов объектов;

2) установлении характерных свойств объектов и методов их обработки;

3) создании иерархии классов, наследовании свойств объектов и методов их обработки.

Каждый объект объединяет как данные, так и программу обработки этих данных и относится к определённому классу. С помощью класса один и тот же программный код можно использовать для относящихся к нему различных объектов.

Объектный подход при разработке алгоритмов и программ предполагает:

• объектно-ориентированный анализ предметной области, т.е. анализ предметной области и выделение объектов, определение свойств и методов обработки объектов, установление их взаимосвязей;

• объектно-ориентированное проектирование, т.е. объединение процесса объектной декомпозиции и представления с использованием моделей данных проектируемой системы на логическом и физическом уровнях, в статике и динамике.

Метод нисходящего проектирования предполагает последовательное разложение общей функции обработки данных на простые функциональные элементы «сверху–вниз».

В результате строится иерархическая схема, отражающая состав и взаимоподчинённость отдельных функций, которая носит название функциональная структура алгоритма (ФСА) приложения.

Последовательность действий по разработке функциональной структуры алгоритма приложения:

• определяются цели автоматизации предметной области и их иерархия (цель-подцель);

• устанавливается состав приложений (задач обработки), обеспечивающих реализацию поставленных целей;

• уточняется характер взаимосвязи приложений и их основные характеристики (информация для решения задач, время и периодичность решения, условия выполнения и др.);

• определяются необходимые для решения задач функции обработки данных;

• выполняется декомпозиция функций обработки до необходимой структурной сложности, реализуемой предполагаемым инструментарием.

Подобная структура приложения отражает наиболее важное – состав и взаимосвязь функций обработки информации для реализации приложений, хотя и не раскрывает логику выполнения каждой отдельной функции, условия или периодичность их вызовов.

Модульное программирование основано на понятии модуля – логически взаимосвязанной совокупности функциональных элементов, оформленных в виде отдельных программных модулей.

Модуль характеризуют:

• один вход и один выход – на входе программный модуль получает определённый набор исходных данных, выполняет содержательную обработку и возвращает один набор результатных данных, т.е. реализуется стандартный принцип IPO (Input-Process-Output) – вход-процесс-выход;

• функциональная завершённость – модуль выполняет перечень регламентированных операций для реализации каждой отдельной функции в полном составе, достаточных для завершения начатой обработки;

• логическая независимость – результат работы программного модуля зависит только от исходных данных, но не зависит от работы других модулей;

• слабые информационные связи с другими программными модулями – обмен информацией между модулями должен быть по возможности минимизирован;

• обозримый по размеру и сложности программный элемент.

Таким образом, модули содержат определение доступных для обработки данных, операции обработки данных, схемы взаимосвязи с другими модулями.

Принципы модульного программирования программных продуктов во многом сходны с принципами нисходящего проектирования. Сначала определяются состав и подчинённость функций, а затем – набор программных модулей, реализующих эти функции.

Однотипные функции реализуются одними и теми же модулями. Функция верхнего уровня обеспечивается главным модулем; он управляет выполнением нижестоящих функций, которым соответствуют подчинённые модули.

В результате детализации алгоритма создаётся функционально-модульная схема (ФМС) алгоритма приложения, которая является основой для программирования.

Структурное программирование основано на модульной структуре программного продукта и типовых управляющих структурах алгоритмов обработки данных различных программных модулей.

В любой типовой структуре блок, кроме условного, имеет только один вход и выход, безусловный переход на блок с нарушением иерархии запрещён (оператор типа GoTo в структурное программировании не используется). Виды основных управляющих структур алгоритма: линейная или последовательность, разветвляющая или альтернатива, цикл.

Объектно-ориентированное проектирование. Объектно-ориентированный подход использует следующие базовые понятия: объект; свойство объекта; метод обработки; событие; класс объектов.

Объект – совокупность свойств (параметров) определённых сущностей и методов их обработки (программных средств). Объект содержит инструкции (программный код), определяющие действия, которые может выполнять объект, и обрабатываемые данные.

Свойство – характеристика объекта, его параметр. Все объекты наделены определёнными свойствами, которые в совокупности выделяют объект из множества других объектов. Одним из свойств объекта является метод его обработки.

Метод – программа действий над объектом или его свойствами.

Метод рассматривается как программный код, связанный с определённым объектом; осуществляет преобразование свойств, изменяет поведение объекта.

Событие – изменение состояния объекта.

Внешние события генерируются пользователем (например, клавиатурный ввод или нажатие кнопки мыши, выбор пункта меню, запуск макроса); внутренние события генерируются системой.

Объекты могут объединяться в классы (группы или наборы – в различных программных системах возможна другая терминология).

Класс – совокупность объектов, характеризующихся общностью применяемых методов обработки или свойств.

Один объект может выступать объединением вложенных в него по иерархии других объектов.

Схематично связь основных понятий объектно-ориентированного программирования представлена на рис. 3.

Существуют различные объектно-ориентированные технологии и методики проектирования программных продуктов, которые должны обеспечить выполнение важнейших принципов объектного подхода:

• инкапсуляция (замыкание) свойств данных и программ в объекте;

• наследование;

• полиморфизм.

Инкапсуляция означает сочетание структур данных с методами их обработки в абстрактных типах данных – классах объектов.

Класс может иметь образованные от него подклассы. При построении подклассов осуществляется наследование данных и методов обработки объектов исходного класса. Механизм наследования позволяет переопределить или добавить новые данные и методы их обработки, создать иерархию классов.

Полиморфизм – способность объекта реагировать на запрос (вызов метода) сообразно своему типу, при этом одно и то же имя метода может использоваться для различных классов объектов.

Для различных методик объектно-ориентированного проектирования характерны следующие черты:

• объект описывается как модель некоторой сущности реального мира;

• объекты, для которых определены места хранения, рассматриваются во взаимосвязи, и применительно к ним создаются программные модули системы.

Рис. 3. Соотношение основных понятий объектно-ориентированного подхода В процессе объектно-ориентированного анализа:

• осуществляется идентификация объектов и их свойств;

• устанавливается перечень операций (методов обработки), выполняемых над каждым объектом, в зависимости от его состояния (событий);

• определяются связи между объектами для образования классов;

• устанавливаются требования к интерфейсу с объектами.

Выделено четыре этапа объектно-ориентированного проектирования:

1) разработка диаграммы аппаратных средств системы обработки данных, показывающей процессоры, внешние устройства, вычислительные сети и их соединения;

2) разработка структуры классов, описывающей связь между классами и объектами;

3) разработка диаграмм объектов, показывающих взаимосвязи с другими объектами;

4) разработка внутренней структуры программного продукта.

2.2. ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ

При традиционной неавтоматизированной разработке программ независимо от принятого метода проектирования и используемого инструментария выполняют следующие работы:

1. Составление технического задания на программирование.

При составлении технического задания требуется определить платформу разрабатываемой программы; оценить необходимость сетевого варианта работы программы; определить необходимость разработки программы, которую можно переносить на различные платформы; обосновать целесообразность работы с базами данных под управлением СУБД. На этом же этапе выбирают методы решения задачи; разрабатывают обобщённый алгоритм решения комплекса задач, функциональную структуру алгоритма или состав объектов, определяют требования к комплексу технических средств системы обработки информации, интерфейсу конечного пользователя.

2. Технический проект.

На данном этапе выполняется комплекс наиболее важных работ, а именно:

• с учётом принятого подхода к проектированию программного продукта разрабатывается детальный алгоритм обработки данных или уточняется состав объектов и их свойств, методов обработки, событий, запускающих методы обработки;

• определяется состав общесистемного программного обеспечения, включающий базовые средства (операционную систему, модель СУБД, электронные таблицы, методо-ориентированные и функциональные ППП промышленного назначения и т.п.);

• разрабатывается внутренняя структура программного продукта, образованная отдельными программными модулями;

• осуществляется выбор инструментальных средств разработки программных модулей.

Работы данного этапа в существенной степени зависят от принятых решений по технической части системы обработки данных и операционной среде, от выбранных инструментальных средств проектирования алгоритмов и программ, технологии работ.

3. Рабочая документация (рабочий проект).

На данном этапе осуществляется адаптация базовых средств программного обеспечения (операционной системы, СУБД, методо-ориентированных ППП, инструментальных сред конечного пользователя – текстовых редакторов, электронных таблиц и т.п.). Выполняется разработка программных модулей или методов обработки объектов – собственно программирование или создание программного кода. Проводятся автономная и комплексная отладка программного продукта, испытание работоспособности программных модулей и базовых программных средств. Для комплексной отладки готовится контрольный пример, который позволяет проверить соответствие возможностей программного продукта заданным спецификациям.

Основной результат работ этого этапа – создание эксплуатационной документации на программный продукт.

В ряде случаев на данном этапе для программных продуктов массового применения создаются обучающие системы, демоверсии, гипертекстовые системы помощи.

4. Ввод в действие.

Готовый программный продукт сначала проходит опытную эксплуатацию (пробный рынок продаж), а затем сдаётся в промышленную эксплуатацию (тиражирование и распространение программного продукта).

Гипертекст. В 1945 г. Ваневар Буш, научный советник президента Трумена, проанализировав способы представления информации в виде отчётов, докладов, проектов, графиков, планов и поняв неэффективность такого представления, предложил способ размещения информации по принципу ассоциативного мышления. На базе этого принципа была разработана модель гипотетической машины МЕМЕКС. Через 20 лет Теодор Нельсон реализовал этот принцип на ЭВМ и назвал его гипертекстом.

Гипертекстовая технология заключается в том, что текст представляется как многомерный, т.е. с иерархической структурой типа сети. Материал текста делится на фрагменты. Каждый видимый на экране ЭВМ фрагмент, дополненный многочисленными связями с другими фрагментами, позволяет уточнить информацию об изучаемом объекте и двигаться в одном или нескольких направлениях по выбранной связи.

Гипертекст обладает нелинейной сетевой формой организации материала, разделённого на фрагменты, для каждого из которых указан переход к другим фрагментам по определённым типам связей. При установлении связей можно опираться на разные основания (ключи), но в любом случае речь идёт о смысловой, семантической близости связываемых фрагментов. Следуя указанным связям, можно читать или осваивать материал в любом порядке. Текст теряет свою замкнутость, становится принципиально открытым, в него можно вставлять новые фрагменты, указывая для них связи с имеющимися фрагментами. Структура текста не разрушается, и вообще у гипертекста нет априорно заданной структуры. Таким образом, гипертекст – это новая технология представления неструктурированного свободно наращиваемого знания. Этим он отличается от других моделей представления информации.

Под гипертекстом понимают систему информационных объектов (статей), объединённых между собой направленными семантическими связями, образующими сеть. Каждый объект связывается с информационной панелью экрана, на которой пользователь может ассоциативно выбирать одну из связей. Объекты не обязательно должны быть текстовыми, они могут быть графическими, музыкальными, с использованием средств мультипликации, аудио- и видеотехники. Обработка гипертекста открыла новые возможности освоения информации, качественно отличающиеся от традиционных. Вместо поиска информации по соответствующему поисковому ключу гипертекстовая технология предполагает перемещение от одних объектов информации к другим с учётом их смысловой, семантической связанности. Обработке информации по правилам формального вывода в гипертекстовой технологии соответствует запоминание пути перемещения по гипертекстовой сети.

Гипертекстовая технология ориентирована на обработку информации не вместо человека, а вместе с человеком, т.е. становится авторской. Удобство её использования состоит в том, что пользователь сам определяет подход к изучению или созданию материала с учётом своих индивидуальных способностей, знаний, уровня квалификации и подготовки. Гипертекст содержит не только информацию, но и аппарат её эффективного поиска. По глубине формализации информации гипертекстовая технология занимает промежуточное положение между документальными и фактографическими информационными системами.

Структурно гипертекст состоит из информационного материала, тезауруса гипертекста, списка главных тем и алфавитного словаря.

Информационный материал подразделяется на информационные статьи, состоящие из заголовка статьи и текста. Заголовок содержит тему или наименование описываемого объекта. Информационная статья содержит традиционные определения и понятия, должна занимать одну панель и быть легко обозримой, чтобы пользователь мог понять, стоит ли её внимательно читать или перейти к другим, близким по смыслу статьям. Текст, включаемый в информационную статью, может сопровождаться пояснениями, примерами, документами, объектами реального мира. Ключевые слова для связи с другими информационными статьями должны визуально отличаться (подсветка, выделение, другой шрифт и т.д.).

Тезаурус гипертекста – это автоматизированный словарь, отображающий семантические отношения между лексическими единицами дескрипторного информационно-поискового языка и предназначенный для поиска слов по их смысловому содержанию. Тезаурус гипертекста состоит из тезаурусных статей.

Тезаурусная статья имеет заголовок и список заголовков родственных тезаурусных статей, где указаны тип родства и заголовки тезаурусных статей. Заголовок тезаурусной статьи совпадает с заголовком информационной статьи и является наименованием объекта, описание которого содержится в информационной статье. В отличие от традиционных тезаурусов-дескрипторов тезаурус гипертекста содержит не только простые, но и составные наименования объектов. Полнота связей, отражаемых в тезаурусной статье, и точность установления этих связей определяют полноту и точность поиска при обращении к данной статье гипертекста. Существуют следующие типы родства, или отношений:

вид-род, род-вид, предмет-процесс, процесс-предмет, целое-часть, часть-целое, причина-следствие, следствие-причина и т.д. Пользователь получает более общую информацию по родовому типу связи, а по видовому – специфическую информацию без повторения общих сведений из родовых тем. Тем самым глубина индексирования текста зависит от родовидовых отношений.

Список заголовков родственных тезаурусных статей представляет собой локальный справочный аппарат, в котором указываются ссылки только на ближайших родственников.

Тезаурус гипертекста можно представить в виде сети: в узлах находятся текстовые описания объекта (информационные статьи), рёбра сети указывают на существование связи между объектами (статьями) и на тип родства. В гипертексте поисковый аппарат не делится на тезаурус и массив поисковых образов-документов, как в обычных информационно-поисковых системах. В гипертексте весь поисковый аппарат реализуется как тезаурус гипертекста.

Список главных тем содержит заголовки всех справочных статей, для которых нет ссылок с отношениями род-вид, часть-целое. Желательно, чтобы список занимал не более одной панели экрана.

Алфавитный словарь содержит перечень наименований всех информационных статей в алфавитном порядке.

Гипертекст используется для предоставления какой-либо информации в виде ссылок на другие темы или документы.

Гипертексты, составленные вручную, используются давно, это справочники, энциклопедии, а также словари, снабжённые развитой системой ссылок. Область применения гипертекстовых технологий очень широка: это издательская деятельность, библиотечная работа, обучающие системы, разработка документации, законов, справочных руководств, баз данных, баз знаний и т.д.

Мультимедиа. Мультимедиа – это интерактивная технология, обеспечивающая работу с неподвижными изображениями, видеоизображением, анимацией, текстом и звуковым рядом. Одним из первых инструментальных средств создания технологии мультимедиа явилась гипертекстовая технология, которая обеспечивает работу с текстовой информацией, изображением, звуком, речью. В данном случае гипертекстовая технология выступала в качестве авторского программного инструмента.

Появлению систем мультимедиа способствовал технический прогресс: возросла оперативная и внешняя память ЭВМ, появились широкие графические возможности ЭВМ, увеличилось качество аудио- и видеотехники, появились лазерные компакт-диски и др.

Появление систем мультимедиа произвело революцию в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, бизнес, и в других сферах профессиональной деятельности. Технология мультимедиа создала предпосылки для удовлетворения растущих потребностей общества.

Самое широкое применение технология мультимедиа получила в сфере образования. Созданы видеоэнциклопедии по многим школьным предметам, музеям, городам, маршрутам путешествий. Их число продолжает расти. Созданы игровые ситуационные тренажёры, что сокращает время обучения.

Тем самым игровой процесс сливается с обучением, в результате мы имеем Театр обучения, а обучаемый реализует творческое самовыражение. Идёт создание базы знаний, в которой сконструированы «живые» миры. Посредством сети ЭВМ эти базы доступны любому члену человеческого общества.

Термин «виртуальная реальность» был введён в 1989 г. Для обозначения искусственного трёхмерного мира – киберпространства, создаваемого мультимедийными технологиями и воспринимаемое человеком посредством специальных устройств: шлемов, очков, перчаток и т.д.

Киберпространство отличается от обычных компьютерных анимаций более точным воспроизведением деталей и работает в режиме реального времени. Поэтому виртуальная реальность открывает небывалые перспективы в производстве, маркетинге, медицине, образовании, науке, искусстве и других сферах деятельности.

Новый класс интеллектуальных технологий. На базе мультимедиа и гипертекста растёт класс интеллектуальных технологий. К ним можно отнести информационное моделирование, которое позволяет моделировать эксперименты в тех условиях, которые невозможно воспроизвести в натуральном эксперименте из-за опасности, сложности оборудования, дороговизны. Информационное моделирование, основанное на базе технологий искусственного интеллекта, позволяет решать научные и управленческие задачи с неполной информацией, с нечёткими исходными данными. Для подсказки решений разрабатываются методы когнитивной графики, представляющие собой приёмы и методы образного представления условий решаемой задачи. Методы информационного моделирования глобальных процессов обеспечивают прогноз многих природных, экологических катастроф, техногенных аварий, нахождение решений в социальной и политической сферах с повышенной напряжённостью.